JP2022512329A - フィルタキャビティのダイカスト方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、（１）アルミニウム合金液を内部に電磁誘導装置と攪拌棒が設置された撹拌機に移動させ、攪拌棒が撹拌機の内部を通り抜けるように設置するステップ、（２）撹拌機の蓋を閉じて、撹拌機内部の空気を抜き取るステップ、（３）密閉の真空条件下で撹拌機を起動してアルミニウム合金液を攪拌して、アルミニウム合金液が電磁誘導装置によって生じる磁場方向上で電磁攪拌を行うと同時に、攪拌棒の回転作用による機械攪拌を行い、アルミニウム合金液を半固体になるまで攪拌してから攪拌を止めて半固体アルミニウム合金スラリーを獲得するステップ、および（４）ステップ（３）から獲得した半固体アルミニウム合金スラリーをフィルタモールド中に注入して、射出速度を１．５～２．５ｍ／ｓにし、射出圧力を３０～８０ＭＰａにし、ブースト圧力を６０～８０ＭＰａにして、ダイカスト成形を行い、フィルタモールド温度を２５０～４００℃にし、圧力を７～３０ｓ保持して、フィルタキャビティを獲得するステップを含む、フィルタキャビティのダイカスト方法を開示している。

Description

本出願は２０１８年１２月１４日に中国特許局に提出された、出願番号が２０１８１１５３２１５８．８、発明の名称が「フィルタキャビティのダイカスト方法」である中国特許出願に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は金属材料分野に関し、特にフィルタキャビティのダイカスト方法に関する。

４Ｇ／５Ｇ無線通信基地局シグナル電気部品の集積化が高まるにつれ、キャビティフィルタのサイズも大きくなり、設備がだんだん重くなり、放熱の要求もだんだん高くなっている。国内外の運営業者は無線基地局に対して高い熱伝導性や軽量化、ローコストの明確な指標を求めている。アルミニウム合金ダイカスト部品は無線通信基地局の重要な構造材料であり、基地局内部の電子素子および回路基板の固着に基盤を提供すると同時に、電子素子の仕事熱量を放熱板で導出する、基地局シグナル発射ボックスの放熱・冷却の主要部材である。基地局キャビティフィルタの放熱効率を高めるために、構造設計中に放熱板の高さの増加、放熱板の厚みの減少などの措置を講じているが、液体ダイカスト製造工程の制限を受けて、キャビティフィルタの構造の軽量化、放熱板の高さの増加、厚みの減少はすでに極限に達しているので、キャビティフィルタにその他のダイカスト製造工程を採用して、高い熱伝導性、軽量化、ローコストを実現する必要がある。

ダイカストは液体成形方式であり、圧力射出速度が速いため、液体はモールドキャビティの中で乱流が発生し易く、モールドキャビティ中の空気を製品中に巻き入れる。液体がモールドに触れる瞬間、温度の差が大きいため、表面の液体が速く凝固して、中心部液体流れに対する抵抗力が高くなるので、良く融合できず、冷え止まりを形成すると同時に、合金の製錬、鋳造中に酸化物または一部のその他の不純物を導入することによって、最終的に製品の性能を低下させる原因となる。

本分野において早急に解決せねばならぬ上記技術問題を解決するために、高い熱伝導性、軽量化、ローコストのフィルタキャビティを製造するダイカスト方法を提供する。

本発明は、（１）アルミニウム合金液を内部に電磁誘導装置と攪拌棒が設置された撹拌機に移して、攪拌棒が撹拌機の内部を通り抜けるように設置するステップ、（２）撹拌機の蓋を閉じて、撹拌機内部の空気を抜き取るステップ、（３）密閉の真空条件下で撹拌機を起動してアルミニウム合金液を攪拌して、アルミニウム合金液が電磁誘導装置によって生じる磁場方向上で電磁攪拌を行うと同時に、攪拌棒の回転作用による機械攪拌を行い、アルミニウム合金液を半固体になるまで攪拌してから攪拌を止めて半固体アルミニウム合金スラリーを獲得するステップであって、攪拌時間を２０～８０ｍｉｎにし、半固体アルミニウム合金スラリーの温度を５５０～６５０℃にする、ステップ、および（４）ステップ（３）から獲得した半固体アルミニウム合金スラリーをフィルタモールド中に注入して、射出速度を１．５～２．５ｍ／ｓにし、射出圧力を３０～８０ＭＰａにし、ブースト圧力を６０～８０ＭＰａにして、ダイカスト成形を行い、フィルタモールド温度を２５０～４００℃にし、圧力を７～３０ｓ保持して、フィルタキャビティを獲得するステップを含む、フィルタキャビティのダイカスト方法を提供する。

好ましくは、ステップ（４）は、具体的に、（４．１）フィルタモールドを用意し、モールドキャビティ内部に潤滑剤を噴射するステップ、（４．２）アルミニウム合金半固体スラリーをフィルタモールド内部に注入し、注入圧力を１００～１７５ＭＰａにし、射出速度を１．５～２．５ｍ／ｓにし、射出圧力を３０～５０ＭＰａにし、ブースト圧力を６０～８０ＭＰａにして、ダイカスト成形を行うステップ、および（４．３）ダイカスト成形後、フィルタキャビティ鋳物が凝固されるまで、引き続き圧力を１００～１７５ＭＰａに維持し、維持時間を７～１５ｓにして、冷却後フィルタキャビティを獲得するステップを含む。

好ましくは、ステップ（１）の前は、a：アルミニウム合金を用意し、アルミニウム合金を溶融されるまで加熱してアルミニウム合金液を獲得し、アルミニウム合金液の温度を７００～７５０℃にする準備ステップをさらに含む。

好ましくは、ステップ（１）の前は、ｂ：準備ステップａから得たアルミニウム合金液を噴射装置中に入れて、不活性ガスをキャリアとして、粉体噴射精錬を行い、１回目のガス除去処理を行って、アルミニウム合金液中の気泡を除去し、精錬時間を８～１８ｍｉｎにし、アルミニウム合金液の精錬後、１５～３０ｍｉｎ静置してから滓をろ過する準備ステップをさらに含む。

好ましくは、ステップ（１）の前は、ｃ：準備ステップｂから得た粉体噴射精錬によるアルミニウム合金液を回転子ガス除去装置中に移して、アルミニウム合金液に窒素吹き入れて２回目のガス除去を行い、そのうち、回転子ガス除去装置の回転子の回転速度を５００～６００ｒｐｍにする準備ステップをさらに含む。

好ましくは、ステップ（４）のグラファイト攪拌棒の攪拌は、撹拌機の中心から撹拌機の縁に向いた旋回往復の回転式攪拌である。

好ましくは、ステップ（４）の攪拌棒の攪拌は上下昇降式攪拌である。

好ましくは、ステップ（３）の撹拌機の電磁誘導装置によって生じる磁場は回転磁場または進行波磁場である。

好ましくは、本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、ステップ（４）の後には、（５）：ステップ（４）におけるダイカスト成形によるフィルタキャビティを、５４５～５５０℃の条件下で固溶化処理を６～８ｈ行い、その後、水で冷却するステップ、をさらに含む。

好ましくは、本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、ステップ（５）の後には、（６）：ステップ（５）において水で冷却したフィルタキャビティを、１８５～２５０℃条件下で３～５ｈ時効処理を行う。

そのうち、射出圧力はダイカスト液体金属の単位面積が受ける圧力である。射出圧力の選択は異なる合金と鋳物の構造特性によって確定する。射出速度の選択は、厚い壁または内部品質要求が比較的高い鋳物に対して、低い充填速度と高い吸気圧を選択する。薄い壁または表面品質要求が高い鋳物および複雑な鋳物に対して、高い射出圧力と高い充填速度を選択する。

ブースト圧力はモールドに合金が十分充填され、且つ液体または半液体になっている状態で意味があり、このようにブースティングするのみ鋳物の各部位に効く。ブースティングの役割は鋳物中の気孔率を減らして、気孔および収縮穴の鋳物品質に対する影響を低減するためである。合金上に作用するブースト圧力はダイカストの経験によって選ばれるとともに、鋳物の合金密度および強さに対する条件および加工部位に対する条件に結合して確定する。Ｂｕｅｈｌｅｒ社より推奨されるブースト圧力：一般的なアルミニウム、マグネシウムおよび銅のダイカスト鋳物である場合は４０ＭＰａにし、重要な鋳物である場合は４０～６０ＭＰａにし、気密性の要求が高い鋳物である場合は８０～１００ＭＰａにする。薄い壁の鋳物である場合は３６～６０ＭＰａのブースティングを選択することができ、厚い壁の鋳物である場合は６０～８０ＭＰａのブースティングを選択することができ、通常のブースティングは４０～７０ＭＰａの範囲で選択することができる。

固溶化処理はマトリックス中の炭化物やγ′相などを溶解して均一な飽和固溶体を獲得し、時効処理の際、再び粒径が小さくて、分布が均一である炭化物とγ′相など強化相を析出すると同時に、冷間・熱間加工によって生じる応力を除去して、合金の再結晶を発生させるためである。また、固溶化処理は適切な結晶粒度を得て、合金の高温耐クリープ性を保証するためである。固溶化処理の温度範囲は大体９８０～１２５０℃であり、主に各合金中の相の析出と溶解規則および使用条件によって選択して、主に強化相の必要な析出条件と一定の結晶粒度を保証する。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、２００～２０５℃における３～５ｈの時効処理を含み、炉に入れたまま冷却して、フィルタキャビティを獲得するが、その目的は加熱速度を制御することによって、フィルタキャビティを２００～２０５℃の下で、３～５ｈ保温してから冷却して、フィルタキャビティ内部の組織を変化させ、その機械的性能を向上し、耐食性を増強し、加工性能を改善し、寸法の安定性を獲得することである。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、アルミニウム合金液の凝固中、電磁攪拌と機械攪拌を同時に行って、アルミニウム合金液中の樹枝状一次固体相を十分破砕して、液体金属母相中に均一に浮遊される球状、長球状またはバラ状の一時固体相の混合スラリー、つまり半固体アルミニウム合金スラリーを得る。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法中、アルミニウム合金液は電磁誘導装置によって生じる磁場の作用によって誘導電流が発生し、誘導電流と電磁誘導装置によって生じる磁場との相互作用によって、アルミニウム合金液の流動を促す電磁力が発生し、アルミニウム合金液は電磁力の作用によって磁場方向に沿って電磁攪拌を行い、攪拌棒の機械攪拌は撹拌機の中心から撹拌機の縁に向いてアルミニウム合金液に対する旋回往復の回転式攪拌を行い、アルミニウム合金液の電磁攪拌プロセスを破壊し、アルミニウム合金液中に発生する衝突強さをより一層増強して、半固体アルミニウム合金スラリー中のα－Ａｌ結晶粒子のサイズをより小さくし、球形度をより高くし、半固体アルミニウム合金スラリーにもっと優れた流動性を持たせ、半固体アルミニウム合金スラリーのダイカスト成形をもっと有利にさせる。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、半固体技術をキャビティフィルタの製造分野に利用することであり、従来の普通液体ダイカスト成形工程に比べて見ると、普通の液体ダイカストは噴射充填であるが、半固体成形の際は、金属の充填が穏やかで、乱流と飛び散らしが発生し難く、金属の酸化や気泡入り状況を軽減し、製作されるフィルタキャビティの内部構造が緊密で、気孔や偏析などの欠陥が少なく、結晶粒度が小さく、機械的性能が高く、機械的性能が向上され、その強さが従来の液体金属ダイカスト部品より高い。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は凝固時間が短く、加工温度が低く、凝固収縮率が小さくて、鋳物のサイズ精度を高めると同時に、製品の生産能率を向上し、生産原価を低減し、産業上の幅広い利用にもっと適している。アルミニウム合金液を半固体のアルミニウム合金スラリーになるように攪拌する時に、一部の結晶潜熱が放出され、後続のダイカストによって生じる熱衝撃を軽減し、半固体アルミニウム合金スラリーのダイカスト成形時に生じる剪断応力は、従来の樹枝状結晶に比べて少なくとも３桁数も小さいので、獲得されるフィルタキャビティの型充填が穏やかで、熱負荷が小さく、熱疲労強度が低下し、耐用年数がもっと長い。

半固体アルミニウム合金スラリーは結晶粒度が小さく、ダイカスト成形時乱流と飛び散らしが発生難いため、ダイカストによって得られるフィルタキャビティは重量が軽く、壁が薄くなり、熱伝導性が高くなる。これほかに、半固体アルミニウム合金スラリーのダイカストによって得られるフィルタキャビティは、欠陥が少なくて、成形率が高く、製品の合格率は９５％以上にも達し、後続の半製品加工プロセスを大幅減らし、加工原価を低減し、エネルギー消耗を低減することができる。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、半固体アルミニウム合金スラリーのダイカスト時の温度を５５０～６５０℃にすることによって、従来のダイカストの高温液体金属環境を避けることができ、凝固速度が速く、生産能率が高く、工程サイクルが短縮される。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、ＣＡＤ設計と製造に適しており、製造の自動化程度を向上し、大規模生産に適していて、未来の幅広い活用に基盤となっている。

本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、
１．本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、ダイカストによって得られるフィルタキャビティの重量が軽く、壁の厚みが薄く、熱伝導性が高い。
２．本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、電磁攪拌と機械攪拌を結合した方法を使用することによって、半固体アルミニウム合金スラリー中のα－Ａｌ結晶粒子のサイズがより小さく、球形度がより高く、半固体アルミニウム合金スラリーの流動性がより良い。
３．本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は成形率が高く、後続の半製品加工プロセスを大幅減らし、加工原価を低減し、エネルギー消耗を低減することができる。
４．本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は、従来の液体金属の直接ダイカストに比べて、凝固時間が短く、加工温度が低く、フィルタキャビティのサイズ精度を向上するだけでなく、製品の生産能率も向上する。

明細書に組み込まれ、明細書の一部となる図面は本発明の実施例を示し、説明と共に本発明の原理を解釈することに用いられる。これらの図面において、類似した図面の符号は類似した要素を示すことに用いられる。以下説明中の図面は、本発明の一部の実施例であり、全部の実施例ではない。当業者であれば、創造的な労働を要せずに、これらの図面に基づいてその他の図面を獲得することができる。
図１は本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法によって製作されたフィルタキャビティの内部結晶体構造である。 図２は従来の液体ダイカスト方法によって製作されたフィルタキャビティの内部結晶体構造である。

本発明の実施例の目的や技術手段および長所をよりはっきりとさせるために、以下本発明の実施例に結合して、本発明の技術手段について、詳しく全面的な説明をするが、明らかなことに、説明される実施例は本発明の一部の実施例であり、全部の実施例ではない。本分野の技術者が本発明中の実施例に基づいて、創造的な労働を要せずに獲得したその他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。予め説明しておきたいことは、トラブルが発生しない限り、本発明中の実施例および実施例中の特徴は相互間任意に組み合わせることができる。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明によって提供されるフィルタキャビティのダイカスト方法について、詳しく説明するものとする。

本出願は、以下ステップを含むフィルタキャビティのダイカスト方法を提供する。

ステップ１Ｓ：アルミニウム合金を用意し、アルミニウム合金を溶融するまで加熱してアルミニウム合金液を獲得する。ケイ素・アルミニウム合金、亜鉛・アルミニウム合金、銅・アルミニウム合金、マグネシウム・アルミニウム合金などを原料にすることができる。好ましくは、ＡｌＳｉ８アルミニウム合金を原料にすることができ、これによって得られるフィルタキャビティの熱伝導係数はより高く、壁の厚みがより薄く、軽量化程度が高い。アルミニウム合金液の温度は約７００～７５０℃であり、好ましくは、７００～７３５℃にすることができ、このような温度にて得られるフィルタキャビティの成形率はより高く、９０％以上にも達することができ、実際操作中は、７００℃、７２０℃、または７３５℃を選択することができる。

ステップ２Ｓ：得られたアルミニウム合金液を噴射ガンに移して、精錬範囲内において、例えば、精錬温度範囲を７００～７４０℃にし、不活性ガスをキャリアとして粉体噴射精錬を行い、精錬剤が噴出されるときに、アルミニウム合金液中に鉄管を挿し込んで水平移動させ、挿し込み深さは鉄管先端がアルミニウム合金液深さの２／３になるようにし、鉄管を前後左右に数回移動させて、アルミニウム合金液中の気泡を除去し、精錬時間を８～１８ｍｉｎにし、アルミニウム合金液の精錬後、１５～３０ｍｉｎ静置してから滓をろ過・除去する。そのうち、不活性ガスはＮ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒまたはその他の不活性ガス中の一つまたはそれ以上を選択することができ、好ましくは、Ｎ_２を選択することができ、原料の取得が便利であり、原価も低い。好ましくは、精錬時間を１２～１８ｍｉｎにし、アルミニウム合金液の精錬後、２５～３０ｍｉｎ静置してから滓をろ過することができ、これによって、アルミニウム合金液中の水素をより良く除去するとともに、アルミニウム合金液中の不純物を減らすことができ、製作されるフィルタキャビティの成形率をより高くすると同時に、アルミニウム合金液中の不純物含有量をより大きく下げることができ、このような設置方式において、その成形率は９２％以上にも達する。例えば、実際操作中において、精錬時間を１５ｍｉｎにし、アルミニウム合金液の精錬後、２８ｍｉｎ静置することができる。

ステップ３Ｓ：粉体噴射精錬を経たアルミニウム合金液を回転子ガス除去装置に移し、アルミニウム合金液中に不活性ガスを吹き入れて、２回目のガス除去を行うが、そのうち、回転子ガス除去装置の回転子の回転速度を５００～６００ｒｐｍにし、吹き入れ不活性ガスの圧力を１０～１５ＭＰａにする。そのうち、回転子ガス除去装置はグラファイト回転子ガス除去装置を使用することができる。好ましくは、回転子ガス除去装置の回転子の回転速度を５００～５５０ｒｐｍにすることができるが、この条件下で噴出される気泡は迅速且つ均一にアルミニウム合金液全体に拡散されることができ、回転速度が遅過ぎて、比較的大きな気泡がアルミニウム合金液中に止まることを防げ、回転速度が速すぎて気泡とアルミニウム合金液との衝突が激しくなり、アルミニウム合金液が沸き立って水素またはその他の不純物をアルミニウム合金液中に巻き込んで汚染を来すことを防げる。例えば、実際操作中において、回転子の回転速度を５００ｒｐｍ、５２５ｒｐｍ、５４０ｒｐｍまたは５５０ｒｐｍにすることができる。好ましくは、吹き入れる不活性ガスの圧力を１２～１３ＭＰａにすることができ、不活性ガスをＮ_２、またはＡｒ、Ｈｅ、Ｋｒまたはその他の不活性ガス中の一つまたはそれ以上にすることができる。例えば、実際操作中において、Ｎ_２を選択することができ、原料の取得が便利であり、原価が低い。

ステップ４Ｓ：２回目のガス除去を経たアルミニウム合金液を内部に電磁誘導装置を設置した撹拌機に移して、撹拌機の内部には撹拌機の内部を通り抜ける攪拌棒が設置される。攪拌棒の材質をグラファイトまたはセラミックスにすることができ、これによって、アルミニウム合金液の高温攪拌による攪拌棒の腐蝕を防げ、攪拌棒の重複利用率を向上し、攪拌棒の耐用性を向上すると同時に、攪拌棒の腐蝕によるアルミニウム合金液の汚染を防げ、製作されるフィルタキャビティの品質を保証することができる。

ステップ５Ｓ：撹拌機の蓋を閉じて、撹拌機内部の空気を抜き取り、この条件下でアルミニウム合金液を攪拌すれば、半固体状に攪拌することに必要とする時間を短縮することができ、アルミニウム合金液の攪拌中、沸き立ちによる水素の巻き込みを防げるが、このステップは好ましいステップであり、実際の操作中はこれを省略することができる。

ステップ６Ｓ：密閉の真空条件下で撹拌機を起動してアルミニウム合金液を攪拌するが、電磁誘導装置は磁場を発生し、グラファイト攪拌棒は撹拌機の中心から撹拌機の縁に向いて旋回往復で回転式攪拌を行うと同時に、上下昇降式攪拌を行い、アルミニウム合金液が電磁攪拌を行うと同時に、グラファイト攪拌棒の回転作用による機械攪拌を行うようにし、攪拌時間を２０～８０ｍｉｎにし、アルミニウム合金液を半固体になるまで攪拌してから攪拌を止めて５００～６５０℃の半固体アルミニウム合金スラリーを得る。そのうち、電磁反応装置によって生じる磁場は回転磁場、進行波磁場または回転磁場と進行波磁場とのインタラクティブ循環であり、アルミニウム合金液は電磁誘導装置によって生じる磁場の作用によって誘導電流が発生するが、誘導電流は５００～６００Ａ、電流密度は１５～３０Ａ／ｃｍ^２であり、誘導電流と電磁誘導装置によって生じる磁場の相互作用によって、アルミニウム合金液の流動を促す電磁力が発生され、アルミニウム合金液は電磁力の作用によって、磁場の方向に沿って電磁攪拌が行われる。好ましくは、電磁反応装置によって生じる磁場は回転磁場と進行波磁場とのインタラクティブ循環であり、この条件下で得られる半固体アルミニウム合金スラリー中のα－Ａｌ結晶粒子のサイズはより小さく、球形度がより高く、流動性がより良く、フィルタキャビティのダイカスト成形にさらに有利である。好ましくは、誘導電流を５２０～５５０Ａ、電流密度を２０～２５Ａ／ｃｍ^２にするが、この条件下でアルミニウム合金液中の樹枝状一次固体相を十分破砕して、液体金属母相中に均一に浮遊・分散される球状、長球状またはバラ状の一時固体相を形成する。グラファイト攪拌棒は撹拌機の中心から撹拌機の縁に向いて旋回往復の回転式攪拌を行うと同時に、上下昇降式攪拌を行い、アルミニウム合金液の電磁攪拌プロセスを破壊して、アルミニウム合金液の攪拌衝突のもっと激しくさせる。それにより、得られる半固体アルミニウム合金スラリー中の結晶粒子が従来の樹枝状結晶体スラリーに比べて３～５桁ほど小さくなり、平均結晶粒子のサイズが２５～５０μｍとなり、獲得されたフィルタキャビティの型充填が穏やかになり、熱負荷が小さく、熱疲労強度が低く、耐用年数がより長くなる。好ましくは、得られる半固体アルミニウムスラリーの温度は５３０～５７０℃であり、この温度条件下で半固体アルミニウム合金スラリーがアルミニウム合金液の固形化結晶によって生じる潜熱を最大限に釈放して、後続のダイカストプロセスによって生じるフィルタキャビティに対する熱衝撃を低減し、ダイカスト時に生じる剪断応力を軽減し、得られるフィルタキャビティがより長い耐用年数を持つようになる。電磁攪拌と機械攪拌を結合した攪拌方式によって、形成される半固体アルミニウム合金スラリー内部の結晶粒度のサイズがより小さく、分布がより均一であり、製作されたフィルタキャビティには気孔や収縮穴がなく、変形量が従来の通常液体ダイカストによって得られたフィルタキャビティに比べて小さい。これによって形成された半固体アルミニウム合金スラリー内部の結晶粒子は球形度が高く、熱伝導性がより良く、製作されたフィルタキャビティの厚みは従来の通常液体ダイカストによって得られたフィルタキャビティに比べてもっと薄く、例えば、従来の通常液体ダイカストによって得られたフィルタキャビティの最小壁厚みが２ｍｍであれば、本発明のフィルタキャビティの最小壁厚みは１ｍｍにも達し、壁の厚みが薄いため、本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法によって得られたフィルタキャビティは質量がより軽くなり、軽量化素子の方向に進むことになり、フィルタキャビティの発展方向を広めることにもなる。

ステップ７Ｓ：ステップ６Ｓから得た半固体アルミニウム合金スラリーをフィルタモールドのキャビティに注入して、１．５～２．５ｍ／ｓの射出速度、３０～８０ＭＰａの射出圧力、６０～８０ＭＰａのブースト圧力でダイカスト成形を行い、７～３０ｓ圧力を保持することによってフィルタキャビティが得られるが、そのうち、フィルタモールドの温度を２５０～４００℃にする。好ましくは、射出速度を１．８～２．２ｍ／ｓにするが、この射出速度で射出すれば、半固体スラリーの凝固時間が短く、成形率がより高くなり、例えば、実際操作中において、射出速度を１．８ｍ／ｓ、１．９ｍ／ｓ、２．０ｍ／ｓ、または２．２ｍ／ｓにすることもできる。好ましくは、ブースト圧力を４５～８０ＭＰａにするが、この圧力下で得られるフィルタキャビティの壁厚みがより薄く、質量がより軽い、例えば、実際操作中において、射出圧力を４５ＭＰａ、５５ＭＰａ、６５ＭＰａおよび８０ＭＰａにすることもできる。好ましくは、ブースト圧力を６０～７０ＭＰａにするが、この条件下で得られるフィルタキャビティは強さがより高く、耐摩耗性がより良く、例えば、実際操作中において、ブースト圧力を６０ＭＰａ、６５ＭＰａまたは７０ＭＰａにすることもできる。好ましくは、圧力保持時間を１０～１５ｓにするが、この条件下で得られるフィルタキャビティはより完璧且つ成形率が高く、圧力保持時間が短すぎてフィルタキャビティの定型が良くないことを防げ、保持時間が長すぎて製造サイクルが長くなることを防げる。好ましくは、フィルタモールドの温度を３００～３５０℃にするが、この条件下で得られるフィルタキャビティはより離型し易く、グラインドせずに直接メッキ処理をすることができる。

ステップ８Ｓ：ステップ７Ｓから得たフィルタキャビティを５４５～５５０℃条件下で６～８ｈ固溶化処理を行ってから水で冷却する。好ましくは、固溶化温度を５４５～５４８℃、固溶化時間を６．５～７．５ｈにすることができるが、この温度条件下で固溶化処理を行って得られるフィルタキャビティは、ダイカスト中に生じる剪断応力が効果的に除去され、フィルタキャビティ内の炭化物やγ′相が良く溶解され、フィルタキャビティ内の炭化物分布がより均一になり、合金成分の再結晶が発生して、フィルタキャビティの高温耐クリープ性が向上される、例えば、実際操作中において、固溶化温度を５４５℃、固溶化時間を７ｈに、固溶化温度を５４７℃、固溶化時間を７ｈに、または固溶化温度を５４８℃、固溶化時間を６．５ｈにすることもできる。

ステップ９Ｓ：ステップ８Ｓ中、水で冷却したフィルタキャビティを１８５～２５０℃条件下で３～５ｈの時効処理を行う。好ましくは、時効処理温度を２００～２２５℃にすることもできるが、この条件下でフィルタキャビティ中で新たに析出される粒子が細かく、分布が均一である炭化物とγ′など強化相によって、フィルタキャビティ内の結晶体球形度が向上される。例えば、実際操作中において、時効処理温度を２００℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃または２２５℃にすることもできる。好ましくは、時効処理時間を３．５～４．５ｈにするが、この条件下で時効処理を行って得られるフィルタキャビティ内の結晶粒子の球形度は７５％以上にも達し、フィルタキャビティの熱伝導性を向上する。例えば、実際操作中において、時効処理時間を３．５ｈ、４ｈまたは４．５ｈにすることもできる。

以下表１を介して、本発明実施例中のダイカスト方法によって得られるフィルタキャビティと従来の通常液体ダイカスト方法によって得られるフィルタキャビティのパラメータを比較して見る。具体的には表１に示す本発明と従来の工程で製作されたフィルタキャビティを参照。

図１と図２から見れば、本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法によって製作されたフィルタキャビティ内部の結晶粒子は大きさが均一の円形結晶粒子であり、球形度が高く、分布が均一であるが、これに対し、従来の通常液体ダイカスト方法によって製作されたフィルタキャビティ内部の結晶体が樹枝状の不規則分布となっており、且つ結晶粒子のサイズも大きな差異がある。

説明して置きたいことは、本書中の用語「含む」、「含有」またはその他の変形は、非排他的な「含み」を意味しており、そこで、一連の要素を含む品物または設備は、これらの要素を含むだけでなく、明確に記載されていないその他の要素も含み、またはこれらの品物または設備が固有する要素も含む。より多くの制限がない限り、語句「……含む」という限定要素は、要素を含む品物または設備中に、また他の同じ要素が存在していることを排除できない。

上記実施例は、ただの本発明の技術手段を説明するためのものであり、制限するものではなく、ただの最良の実施例を参照して本発明に対して詳しく説明したものである。当業者なら、本発明の技術手段に対する修正または等価置換は、本発明技術手段の主旨と範囲を離れなければ、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するということを理解すべきである。

本発明はフィルタキャビティのダイカスト方法を提供しており、前記ダイカスト方法を利用して、重量が軽く、キャビティの壁の厚みが薄く、熱伝導効率が高いフィルタキャビティを得ることができる。また、本発明は電磁攪拌と機械攪拌を結合するダイカスト方法を利用することによって、半固体アルミニウム合金スラリー中のα－Ａｌ結晶粒子のサイズはより小さく、球形度はより良く、半固体アルミニウム合金スラリーの流動性はより良くなる。本発明のフィルタキャビティのダイカスト方法は成形率が高く、後続の半製品加工プロセスを大幅減らすことができ、加工原価を低減し、エネルギー消耗を減らし、凝固時間が短く、加工温度が低いため、フィルタキャビティのサイズ精度を向上するだけでなく、製品の生産能率を向上し、産業化生産に最適である。

Claims (10)

1. （１）アルミニウム合金液を内部に電磁誘導装置と攪拌棒が設置された撹拌機に移動させ、攪拌棒が撹拌機の内部を通り抜けるように設置するステップ、
   （２）撹拌機の蓋を閉じて、撹拌機内部の空気を抜き取るステップ、
   （３）密閉の真空条件下で撹拌機を起動してアルミニウム合金液を攪拌して、アルミニウム合金液が電磁誘導装置によって生じる磁場方向上で電磁攪拌を行うと同時に、攪拌棒の回転作用による機械攪拌を行い、アルミニウム合金液を半固体になるまで攪拌してから攪拌を止めて半固体アルミニウム合金スラリーを獲得するステップであって、攪拌時間を２０～８０ｍｉｎにし、半固体アルミニウム合金スラリーの温度を５５０～６５０℃にする、ステップ、および
   （４）ステップ（３）から獲得した半固体アルミニウム合金スラリーをフィルタモールド中に注入して、射出速度を１．５～２．５ｍ／ｓにし、射出圧力を３０～８０ＭＰａにし、ブースト圧力を６０～８０ＭＰａにして、ダイカスト成形を行い、フィルタモールド温度を２５０～４００℃にし、圧力を７～３０ｓ保持して、フィルタキャビティを獲得するステップを含む、
   ことを特徴とするフィルタキャビティのダイカスト方法。
2. 前記ステップ（４）は、
   （４．１）フィルタモールドを用意し、モールドキャビティ内部に潤滑剤を噴射するステップ、
   （４．２）アルミニウム合金半固体スラリーをフィルタモールド内部に注入し、注入圧力を１００～１７５ＭＰａにし、射出速度を１．５～２．５ｍ／ｓにし、射出圧力を３０～５０ＭＰａにし、ブースト圧力を６０～８０ＭＰａにして、ダイカスト成形を行うステップ、および
   （４．３）ダイカスト成形後、フィルタキャビティ鋳物が凝固されるまで、引き続き圧力を１００～１７５ＭＰａに維持し、維持時間を７～１５ｓにして、冷却後フィルタキャビティを獲得するステップを含む、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
3. ステップ（１）の前は、アルミニウム合金を用意し、アルミニウム合金を溶融されるまで加熱してアルミニウム合金液を獲得し、アルミニウム合金液の温度を７００～７５０℃にする準備ステップａをさらに含む、ことを特徴とする、請求項２に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
4. ステップ（１）の前は、準備ステップａから得たアルミニウム合金液を噴射装置中に入れて、不活性ガスをキャリアとして、粉体噴射精錬を行って、１回目のガス除去処理を行い、アルミニウム合金液中の気泡を除去し、精錬時間を８～１８ｍｉｎにし、アルミニウム合金液の精錬後、１５～３０ｍｉｎ静置してから滓をろ過する準備ステップｂをさらに含む、ことを特徴とする、請求項３に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
5. ステップ（１）の前は、準備ステップｂから得た粉体噴射精錬によるアルミニウム合金液を回転子ガス除去装置中に移して、アルミニウム合金液に窒素吹き入れて２回目のガス除去を行い、そのうち、回転子ガス除去装置の回転子の回転速度を５００～６００ｒｐｍにする準備ステップｃをさらに含む、ことを特徴とする、請求項４に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
6. ステップ（４）のグラファイト攪拌棒の攪拌は撹拌機の中心から撹拌機の縁に向いた旋回往復の回転式攪拌である、ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
7. ステップ（４）の前記攪拌棒の攪拌は、上下昇降式攪拌も含む、ことを特徴とする、請求項６に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
8. ステップ（３）に記載の前記撹拌機の前記電磁誘導装置によって生じる磁場は回転磁場または進行波磁場である、ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
9. 前記ステップ（４）の後には、ステップ（４）におけるダイカスト成形によるフィルタキャビティを、５４５～５５０℃の条件下で固溶化処理を６～８ｈ行い、その後、水で冷却するステップ（５）をさらに含む、ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタキャビティのダイカスト方法。
10. 請求項９において、前記ステップ（５）の後には、ステップ（５）において水で冷却したフィルタキャビティを、１８５～２５０℃条件下で３～５ｈ時効処理を行うステップ（６）をさらに含む、ことを特徴とするフィルタキャビティのダイカスト方法。

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